Химия окружающей среды

Автомобильный транспорт, наряду с промышленностью, является одним  из основных источников загрязнения  атмосферы. Доля автотранспорта в общих  выбросах вредных веществ в городах  может достигать 60-80%. Более 80% всех выбросов в атмосферу составляют выбросы  оксидов углерода, двуокиси серы, азота, углеводородов, твёрдых веществ. Из газообразных загрязняющих веществ  в наибольших количествах выбрасываются  окислы углерода, углекислый газ, угарный  газ, образующиеся преимущественно  при сгорании топлива. В больших  количествах в атмосферу выбрасываются  и оксиды серы: сернистый газ, сернистый  ангидрид, сероуглерод, сероводород  и другие. Самый многочисленным классом  веществ, загрязняющих воздух крупных  городов, являются углеводороды. К числу  постоянных ингредиентов газового загрязнения  атмосферы относятся также свободный  хлор его соединения и другие. [5]

1.7 Влияние загрязняющих  веществ на гидросферу

Под загрязнением водоемов понимают снижение их биосферных функций  и экологического значения в результате поступления в них вредных  веществ). Загрязнение вод транспортными отходами проявляется в изменении физических и органолептических свойств (нарушение прозрачности, окраски, запахов, вкуса), увеличении содержания сульфатов, хлоридов, нитратов, токсичных тяжелых металлов, сокращении растворенного в воде кислорода воздуха, появлении радиоактивных элементов. Установлено, что более 400 видов веществ, выделяемых при работе автотранспорта, могут вызвать загрязнение вод. В случае превышения допустимой нормы хотя бы по одному из трех показателей вредности: санитарно-токсикологическому, общесанитарному или органолептическому, вода считается загрязненной.

Интенсивное загрязнение  гидросферы автотранспортом происходит вследствие следующих факторов. Одним  из них является отсутствие гаражей  для

тысяч индивидуальных автомобилей, хранящихся на открытых площадках, во дворах жилых застроек. Положение  усугубляется ещё и тем, что сеть ремонтных служб для автомобилей  личного пользования недостаточно развита.

Это вынуждает их владельцев производить ремонт и техническое  обслуживание своими силами, что они  и делают, конечно, без учёта экологических  последствий. Примером могут служить  частные мойки или несанкционированные  площадки для мойки автомобилей: из-за отсутствия моечных пунктов  эту операцию зачастую выполняют  на берегу реки, озера или пруда. Между тем автолюбители всё в  больших объёмах пользуются синтетическими моющими средствами, которые представляют определённую опасность для водоёмов.

 Ливневые сточные воды  с поверхности автомагистралей,  площадок АЗС, с территории  автотранспортных и авторемонтных  предприятий также являются мощным  источником загрязнения водных  бассейнов в городской местности  нефтепродуктами, фенолами и легкоокисляющимися  органическими веществами. Поступление  со стоками тяжелых металлов  и токсичных веществ резко  ограничивает потребление и использование  водных ресурсов.

 Для снижения загрязнения  поверхностных вод открытых водоемов  необходимо создание бессточной  системы водоснабжения на участках, используемых для мытья автомобилей,  а также строительство локальных  очистных сооружений с последующим  разбавлением остаточного количества  загрязняющих веществ. Практика  показала, что существующие технологические  процессы по обезвреживанию сточных  вод способствуют удалению 95-99% органических  веществ и 40-99% взвешенных веществ.  Однако они практически не  снижают содержание в них солей,  из которых наибольшую опасность  представляют токсические вещества, в том числе канцерогенные,  к которым относится один из наиболее токсичных – тетроэтилсвинец.

1.8 Характеристика  шумовых эффектов от автомобилей

Один из основных источников шума в городе – автомобильный  транспорт, интенсивность движения которого постоянно растёт. Наибольшие уровни шума 90-95 дБ отмечаются на магистральных  улицах городов со средней интенсивностью движения 2-3 тыс. и более транспортных единиц в час.

 Уровень уличных шумов  обуславливается интенсивностью, скоростью  и характером (составом) транспортного  потока. Кроме того, он зависит  от планировочных решений (продольный  и поперечный профиль улиц, высота  и плотность застройки) и таких  элементов благоустройства, как  покрытие проезжей части и  наличие зелёных насаждений. Каждый  из этих факторов способен  изменить уровень транспортного  шума в пределах до 10 дБ.

 В промышленном городе  обычно высок процент грузового  транспорта на магистралях. Увеличение  в общем потоке автотранспорта  грузовых автомобилей, особенно  большегрузных с дизельными двигателями,  приводит к повышению уровней  шума. В целом грузовые и легковые  автомобили создают на территории  городов тяжёлый шумовой режим.

 Шум, возникающий на  проезжей части магистрали, распространяется  не только на при магистральную территорию, но и вглубь жилой застройки.

Так, в зоне наиболее сильного воздействия шума находятся части  кварталов и микрорайонов, расположенных  вдоль магистралей общегородского значения (эквивалентные уровни шума от 67,4 до 76,8 дБ). Уровни шума, замеренные в жилых комнатах при открытых окнах, ориентированных на указанные  магистрали, всего на 10-15 дБ ниже.

 Акустическая характеристика  транспортного потока определяется  показателями шумности автомобильности. Шум, производимый отдельными транспортными экипажами, зависит от многих факторов: мощности и режима работы двигателя, технического состояния экипажа, качества дорожного покрытия, скорости движения. Кроме того, уровень шума, как и экономичность эксплуатации автомобиля, зависит от квалификации водителя. Шум от двигателя резко возрастает в момент его запуска и прогревания (до 10 дБ). Движение автомобиля на первой скорости (до 40 км/ч) вызывает излишний расход топлива, при этом шум двигателя в 2 раза превышает шум, создаваемый им на второй скорости. Значительный шум вызывает резкое торможение автомобиля при движении на большой скорости. Шум заметно снижается, если скорость движения гасится за счёт торможения двигателем до момента включения ножного тормоза.

 За последнее время  средний уровень шума, производимый  транспортом, увеличился на 12-14 дБ. Вот почему проблема борьбы  с шумом в городе приобретает  всё большую остроту. [10]

1.9 Влияние загрязняющих  веществ на здоровье человека

Чувствительность населения  к действию загрязнения атмосферы  зависит от большого числа факторов, в том числе от возраста, пола, общего состояния здоровья, питания, температуры и влажности и  т.д. Лица пожилого возраста, дети, больные, курильщики, страдающие хроническим бронхитом, коронарной недостаточностью, астмой, являются более уязвимыми.

Проблема состава атмосферного воздуха и его загрязнения  от выбросов автотранспорта становится все более актуальной. [11]

Среди факторов прямого действия (все, кроме загрязнения окружающей среды) загрязнение воздуха занимает, безусловно, первое место, поскольку  воздух - продукт непрерывного потребления  организма.

Дыхательная система человека имеет ряд механизмов, помогающих защитить организм от воздействия загрязнителей  воздуха. Волоски в носу отфильтровывают  крупные частицы. Липкая слизистая  оболочка в верхней части дыхательного тракта захватывает мелкие частицы  и растворяет некоторые газовые  загрязнители. Механизм непроизвольного чихания и кашля удаляет загрязненные воздух и слизь при раздражении дыхательной системы.

Тонкие частицы представляют наибольшую опасность для здоровья человека, так как способны пройти через естественную защитную оболочку в легкие. Вдыхание озона вызывает кашель, одышку, повреждает легочные ткани и ослабляет иммунную систему.

Влияние загрязнения воздуха  на здоровье населения состоит в  следующем:

Взвешенные частицы. Частицы  пыли размером от 0,01 до 100 мкм классифицируются следующим образом: более 100 мкм - осаждающиеся, менее 5 мкм - практически не осаждающиеся.

Частицы первого типа безвредны, поскольку быстро осаждаются либо на поверхности земли, любо в верхних  дыхательных путях. Частицы второго  типа попадают глубоко в легкие. Установлено присутствие соединений углерода, углеводорода, парадина, ароматических веществ, мышьяка, ртути и др. в легких вследствие проникновения пыли, a также связь с частотой заболевания раком, хроническим заболеванием дыхательных путей, астмой, бронхитом, эмфиземой легких. Резкое увеличение частоты хронических бронхитов начинается с концентрации 150 - 200 мкт/м³. При попадании в дыхательные пути сажи, возникают хронические заболевания (размеры твердых частиц 0. 5…2 мкм), ухудшается видимость, а также сажа абсорбирует на своей поверхности сильнейшие канцерогенные вещества (бенз (а) пирен), что опасно для человеческого организма. Норма сажи в ОГ составляет 0,8 г/м³.

Сернистый ангидрид. Оказывает  пагубное влияние на слизистую оболочку верхних дыхательных путей, вызывает бронхиальную закупорку. Начиная с 500 мкт/м³ у больных бронхитом наблюдаются осложнения, 200 мкт/м³ вызывает увеличение приступов у астматиков.

Оксиды азота. Диоксид  азота и фитохимические производные  являются побочными продуктами нефтехимических  производств и рабочих процессов  дизельных двигателей. Оказывают  влияние на легкие и на органы зрения. Начиная с 150 мкт/м³, при длительных воздействиях происходит нарушение дыхательных функций Оксиды азота раздражают слизистую оболочку глаз и носа, разрушают легкие. В дыхательных путях оксиды азота реагируют с влагой, которая находится в этом месте. Оксиды азота способствуют разрушению озонового слоя.

Считается, что токсичность  NO_х больше в 10 раз, чем СО, N₂O действует как наркотик. Норма NO_х в воздухе - 0,1 мг/м³.

Озон. Повышение концентрации оксидов азота и углеводородов  под действием солнечной радиации порождает фотохимический смог (озон, ПАН и др.) Фоновая концентрация озона в природе 20 - 40 мкт/м³. При 200 мкт/м³ наблюдается заметное негативное воздействие на организм человека.

Моноксид углерода. При сжигании топлива в условиях недостатка воздуха, CO генерируется в процессе работы автомобильных двигателей. Соединяясь с гемоглобином (НЬ), из вдыхаемого воздуха попадает в кровь, препятствуя насыщению крови кислородом, а следовательно, и тканей, мышц, мозга. При концентрации 20 - 40 мкт/м³ в течение 1 часа содержание НЬСО в крови повышается на 2 - 3%, что вызывает ослабление зрения, ориентации в пространстве, реакций. СО вызывает нарушение нервной системы, головную боль, похудение, рвоту. [12]

Основными представителями  альдегидов, поступающих в атмосферный  воздух с выбросами автомобилей, являются формальдегид и акролеин. Действие формальдегида характеризуется раздражающим эффектом по отношению к нервной системе. Он поражает внутренние органы и анактивирует ферменты, нарушает обменные процессы в клетке путем подавления цитоплазматического и ядерного синтеза. Именно R_хCHO определяют запах ОГ.

Биологическое действие фотооксидантов (смесь озона, диоксида азота и формальдегида) на клеточном уровне подобно действию радиации, вызывает цепную реакцию клеточных повреждений.

Углеводороды (С_хН_у) имеют неприятные запахи. С_хН_у раздражают глаза, нос и очень вредны для флоры и фауны. С_хН_у от паров бензина также токсичные, допускается 1,5 мг/м³ в день.

Оксиды свинца накапливаются  в организме человека, попадая  в него через животную и растительную пищу. Свинец и его соединения относятся  к классу высокотоксичных веществ, способных причинить ощутимый вред здоровью человека. Свинец влияет на нервную  систему, что приводит к снижению интеллекта, а также вызывает изменения  физической активности, координации, слуха, воздействует на сердечно-сосудистую систему, приводя к заболеваниям сердца. Свинцовое отравление (сатурнизм) занимает первое место среди профессиональных интоксикаций. [13]

1.10 Характеристика  источников выбросов в атмосферу  г. Оренбурга

Качество атмосферного воздуха  промышленного города определяется в первую очередь количеством  выбросов вещество-загрязнителей в него, а также динамикой воздушных потоков. Нами систематизированы данные об источниках выбросов в атмосферный воздух промышленного города, а также его метеопараметры, отвечающие за трансформацию и перенос примеси в среде. В качестве объекта исследования принят город Оренбург, являющийся самым крупным промышленным центром Оренбургской области. Его площадь составляет 333,9 км², а население – 573 тыс. человек. Промышленный потенциал города включает предприятия газодобывающей отрасли промышленности, машиностроение, нефтепереработки и теплоэнергетики.